虚阴极振荡产生高功率微波的粒子模拟

独立研制了一个柱对称、非周期边界12/2维相对论性电磁模粒子模拟程序。用它研究了强相对论电子束射入一端封闭、一端开口的波导管所产生的虚阴极振荡和激发的高功率微波。得到了清晰、合理的物理图象,虚阴极振荡频率符合(1～2π^(1/2)ω_(peb)的经验规律。激发微波的效率可高达10％。此外,通过模拟计算,研究了辐射频率、辐射效率与外加导引磁场、电子束流强度、电子束能量和电子束半径的依赖关系。得到了一些合理而有价值的规律。

多波切仑柯夫振荡器的粒子模拟

本文运用维相对论电磁模粒子模拟方法，对多波切仑柯夫振荡器进行模拟研究，模拟中考虑束波非线性相互作用。用实例分析两组结构参数的器件，得到与实验符合的结果，给出反映物理实质的清晰图象，以及器件性能与一些结构参数的依赖关系，并对之进行合理的解释。模拟表明：产生的微波在X波段，微波辐射效率达到25％，最大辐射功率为2．3GW。因此，粒子模拟方法可以作为多波切仑柯夫振荡器结构设计中一种方便经济的辅助工具。

长脉冲高效率HPM源的新技术研究

本文综述作者在长脉冲高效率ＨＰＭ源新技术方面的研究成果。对强流相对论电子学的若干前沿领域进行了分析与评述，研究腔振荡器的主从锁相、互耦振荡器的等同锁相以及环形串接互耦振荡器、中心联结网状互耦振荡器的等同锁相的原理与方法，分析毫米波虚阴极器件的主从锁相与等同锁相，所进行的数值计算与分析相当吻合；研究一种新型的长脉冲空心阴极等离子体电子枪及其特性，该电子枪可产生长脉冲（》１μｓ）高电流密度（≥５０Ａ／ｃｍ２）电子注；分析一类新型的长脉冲、高效率ＨＰＭ源──等离子体辅助慢波振荡器的作用机理，关键技术及其实现途径，它不需外加磁场，具有长脉冲（》１μｓ）高效率（１５％～２５％）和高平均功率（＞１ｋＷ）的能力。

薄环形等离子体介质切伦柯夫脉塞

理论分析了无限大引导磁场情况下的薄环形等离子体介质切伦柯夫脉塞。得出了通入相对论电子注时行列式形式的热腔色散方程,并求出了波增长率。针对不同等离子体密度下,对色散方程以及波增长率进行数值计算和模拟验证。研究发现与电子注作用的主要模式为低频等离子体模式中的前两个模式,随着等离子体密度的升高,脉塞中心工作频率升高、增益变大、带宽明显变宽,由模拟结果可以看出:等离子体频率为4.5×1019m-3时对应着最大的输出功率为80 MW,效率为19.75%,频率为15.55 GHz,继续增大等离子体密度虽然可以使输出频率进一步提高,但是同时会使输出功率迅速下降。